十字花科蔬菜的抗癌作用

解鸿蕾，车文静，苏 越，潘皓雯，李 佳，刘 鹏*

（1.哈尔滨市疾病预防控制中心，黑龙江哈尔滨 150000；2.哈尔滨医科大学中国疾病预防控制中心地方病控制中心碘缺乏病防治研究所，黑龙江哈尔滨 150081）

十字花科蔬菜是一类富含芥子油苷的双子叶植物的总称。全世界有上千种，现发现在我国生长的有400 余种，90 多个属[1]。十字花科的蔬菜是维生素C、维生素E 和类胡萝卜素的主要来源。十字花科的蔬菜种类在我国主要分为以下几类。甘蓝类（椰菜和球茎甘蓝等）、白菜类（小白菜、菜心和红菜薹等）、芥菜类（叶芥菜、大头菜等）、萝卜类（白萝卜、红萝卜等）和叶菜类（塌菜、乌菜一类等）[2]。十字花科蔬菜因种类丰富、口味独特而成为营养膳食的主要来源。最新研究表明，异硫氰酸盐在十字花科蔬菜中主要以芥子油苷（Glucosinolate，GS）的形式存在[3]，据统计，在全世界的3 000多种十字花科蔬菜中，人们发现至少存在120 多种芥子油苷。多项研究发现，异硫氰酸盐有抗癌、抗氧化的生物学作用[4]，在十字花科蔬菜中存在一类葡萄糖异硫氰酸酯，其代谢产物就是异硫氰酸盐。食源性的抗癌产品的探究和研发已成为业界人士关注的重点，已有多次报道十字花科蔬菜具有抗癌作用[5]。

1 流行病学研究

流行病学调查结果显示，在人类膳食摄入中，蔬菜和水果的摄入比例较高者比摄入量低的人群癌症患病率下降一半左右。在中国居民日常饮食中，一直提倡大量食用蔬菜和水果，因为蔬菜和水果可以降低人体内多种癌症的发病率，尤其是最近报道了新鲜的蔬菜、水果的这种抗癌能力要高于风干、冷冻等状态，可以降低胃肠道癌、肺癌、口腔癌和喉癌等癌症发生的概率、降低男性患脑卒中的风险。研究者一直以来都将重点放在十字花科蔬菜的抗癌的机制和效果上，陆续发现十字花科蔬菜中含有一种葡萄异硫氰酸酯的代谢降解产物，即异硫氰酸酯，其具有明显的抗癌功效。由于十字花科蔬菜中的硫葡糖苷能释放出来一种特殊的味道，因此常见的十字花科蔬菜普遍具有特殊的气味。在260 多项流行病学研究资料中，有92%的结果表明，大量食用十字花科蔬菜也可以降低癌症的发病率，其中包括肺癌、乳腺癌、甲状腺癌、胃癌、皮肤癌和肠癌等。研究表明[6]，十字花科蔬菜与膀胱癌的发病危险性呈负相关关系，其中以十字花科代表性的卷心菜最为显著。ENGLE 等[7]病例对照研究显示十字花科蔬菜中的β-胡萝卜素可以降低卵巢癌的发病风险；NIJHOFF 等[8]报道抱子甘蓝可以降低结肠癌的发病风险；国外的专家组验证了萝卜硫素也具有抗癌性，它也是十字花科蔬菜中存在的重要物质[9]。研究表明，目前科研界公认的抗癌效果最明显的天然产物是萝卜硫素，它是4-甲基硫氧丁基硫苷的降解产物，是抗癌能力最强、生物活性最活跃的一类异硫氰酸盐，可以诱导Ⅱ型解毒酶，是表现最强的一类癌细胞诱导剂，进而使致癌基因失去作用。它可以杀死并抑制癌细胞的代谢，提高机体的免疫力和抗氧化能力，关于这项研究的药理学已被多个刊物刊登。为此，还有许多企业拓展抗癌保健品的研究，逐步把重点放在了如何开发十字花科蔬菜中萝卜硫素，市场反响良好。

2 十字花科蔬菜的防癌机制

2.1 葡萄糖硫苷酶与癌症

在十字花科蔬菜的细胞中存在一种能使硫代葡萄糖苷酶水解的酶，称为黑芥子酶或葡萄糖硫苷酶，在一个完整的植物体细胞内，酶与GS 不能接触，只有当十字花科蔬菜的组织在被破坏，如加工、咀嚼或植物降解时，这种水解酶才能释放出来，与此同时GS 立即水解成腈、异硫氰酸盐、硫氰酸盐，如图1所示。实验证实，葡萄糖异硫氰酸盐的代谢产物可以抑制癌细胞的开启，阻滞癌细胞的通路。而异硫氰酸盐（Isothiocyanates，ITCs）是一种非常小的小分子物质，在自然界植物中含量很多，特别是在十字花科蔬菜中含量最为丰富。目前已发现在科研实验中大约有30 多种ITCs 应用于实验中，大量存在于十字花科蔬菜中，并发现对于机体都具有不同程度的抗癌、抗氧化作用，人体内也有异硫氰酸盐的存在，通过膳食摄入十字花科蔬菜为主要获得渠道。异硫氰酸盐可阻断机体癌细胞的开启能力，提升细胞免疫力，增强抗癌、抗氧化、抗突变、抗炎和杀菌能力。ITCs 的抗炎作用主要表现在炎性疾病和心血管疾病等方面的预防作用。西兰花中存在大量的异硫氰酸盐——莱菔硫烷，动物实验研究表明，它能明显抑制幽门螺旋杆菌对大小裸鼠的感染。近年来，又逐步发现了ITCs 具有抗炎的生物学功能，发现了苯乙基异硫氰酸盐（Phenyl Ethyl Isothiocyanates，PEITC）能降低脂多糖诱导的小鼠巨噬细胞发生炎症，降低炎症反应因子的表达[10]。

图1 芥子油苷前体水解为异硫氰酸盐的过程

2.2 异硫氰酸盐与癌症

十字花科蔬菜中含有的异硫氰酸盐是一种比较活跃的生物活性物质，其具有潜在的防癌作用，目前已经在体外和体内致癌模型实验中得到充分验证。结果表明，从十字花科蔬菜中提取的生物活性成分在预防癌症的启动和促进阶段都能起作用。尤其是最近几年的临床发现十字花科蔬菜中的生物活性物质可以抗皮肤癌、卵巢癌、子宫内膜癌、肺癌和肝癌等多种癌症。异硫氰酸盐在生物体内存在的形式有很多种，在发现它的抗癌作用后，就开始人工合成异硫氰酸盐。由于异硫氰酸盐的结构特殊，人工合成的结构大致可以分为八大类，而天然植物中含有的异硫氰酸盐多数与芥子油苷相关，因为芥子油苷是异硫氰酸盐的前体物质。芥子苷中最为普遍的是硫苷，目前已发现的硫苷有100 余种，约16%的硫苷存在于十字花科蔬菜中，由于侧链R 基团的不同，可以将硫苷分为脂肪族类、芳香族类和吲哚族类，不同的侧链基团也决定了其水解产物ITCs 的不同结构。目前，在人们发现的100 多种饮食中常接触并具有抗肿瘤作用的ITCs 主要分为五大类，分别是稀丙基异硫氰酸盐（Allyl Isothiocyanates，AITC）、苯乙基异硫氰酸盐（Phenethyl Isothiocyanates，PEITC）、苯基异硫氰酸盐（Benzene Isothiocyanates，BITC）、吲哚-3-甲醇（Indole-3-methanol，I3C）和莱菔硫烷（Sulforaphane，SFN）等。研究结果表明[11]，十字花科蔬菜中抗癌功效最为显著的原因是因为其含有吲哚类的植物激素，它是解毒功效最强的一类，特别是对乳腺癌和大肠癌抑制效果明显。十字花科蔬菜中的生物成分还有很多，如叶绿素、胡萝卜素及葡萄酸盐等，好多实验也验证了[12]它们也具有抗肿瘤、抑制癌细胞生长、促使细胞凋亡的功效。许多十字花科蔬菜中都含有异硫氰酸盐，这种营养成分在卷心菜中含量最多。例如，人体内肝脏是一种解毒器官，但其也存在一种酶，可以将进入体内的致癌物质全部清除，而异硫氰酸盐可以帮助该酶抑制致癌物质的活化和生殖能力。此外，它还有消除自由基的抗氧化抗炎能力，能够阻止癌细胞在生命前期的异常细胞中增殖。报道中也证实了十字花科蔬菜的抗结肠癌功效，每天进食15 g 左右的十字花科蔬菜可以预防结肠癌的发生率，使结肠癌和直肠癌的患病危险系数下降9%左右，研究报告同时也校正了总蔬菜的摄入量与机体抗癌功效的作用，得出了一致的结论——十字花科蔬菜本身具有单独抗结肠癌发生的能力[13]。流行病学研究显示，四唑盐实验也证实ITCs 具有抑制女性卵巢癌细胞增殖的能力，并能诱导卵巢癌细胞因子全部凋亡[14]；每日摄入较多量的十字花科蔬菜还可以降低女性卵巢癌的发病率，并能同时提高患者的免疫力，能抵抗其他癌症的发生能力，尤其是十字花科蔬菜中存在的β-胡萝卜素能降低卵巢癌的发病率。在中国的大白菜中存在一种吲哚类的植物抗毒素物质——蔓菁，实验证明[15]，蔓菁可以降低皮肤癌和乳腺癌的发生率。另外，异硫氰酸盐可以通过干扰雌激素的代谢通路，间接抑制与雌激素相关的癌症，如乳腺癌、卵巢癌和子宫内膜癌等。研究报道[16]，十字花科蔬菜的摄入量与男性前列腺癌的危险性相关，十字花科蔬菜摄入与前列腺癌发病率有直接的关系，结果显示大量摄入十字花科蔬菜与男性前列腺癌危险下降相关。在上海曾进行过一次大规模的实验研究，抽取19 421 例男性标本，评估成年男性尿中ITCs 总量及与肺癌的直接关系，测定了尿中异硫氰酸酯的浓度以及血样中的谷胱谷肽-S-转移酶M1，结果认为，尿中检出部分异硫氰酸酯的人群患肺癌的风险降低，这是首次在膳食中的异硫氰酸盐降低人类肺癌发病率的直接证明。

2.3 防癌机制探讨

有关十字花科蔬菜的抗癌机制主要从以下3 方面进行阐述。①十字花科蔬菜的防癌作用体现在ITCs 可以提高解毒酶的能力，降低诱导癌的发生，抑制致癌剂的活化，使机体免受活性致癌物和氧化剂的损伤。另外，ITCs 可以上调解毒因子中的两种产物，单功能诱导抗氧化因子和双功能诱导抗氧化因子，这些功能均在基因调控区被发现。②十字花科蔬菜的抗癌作用体现在抑制致癌剂的活化方面，能够抑制I 型还原酶的代谢活化能力[17]。异硫氰酸盐对机体细胞氧化应激的反应是双向的，因为ITCs 本身就是一种特异性较强的氧化应激因子，可以引起细胞内谷胱甘肽的耗尽进而诱导活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）的产生，增加细胞内抗氧化蛋白的水平，保护了细胞免受氧化应激因子的损伤。研究表明[18]，十字花科蔬菜不仅具有抑制I 型还原酶的代谢活化能力，还以其他形式存在于机体内在抗癌、抗肿瘤方面发挥着重要的作用。③十字花科蔬菜中的ITCs 可以诱导细胞凋亡和阻滞细胞周期，减少机体内正常细胞向恶性阶段转化的细胞数量的总值，ITCs 抑制细胞增生的机制主要与诱导癌细胞凋亡和阻滞细胞周期呈正相关，自1998年首次报道了BITC、PEITC和苯甲基异硫氰酸盐（Benzyl Isothiocyanate,BICT）能诱导人子宫颈癌Hela 细胞凋亡后，关于肿瘤细胞凋亡的诱导剂是ITCs 的报道已被多次证实[19]。有些研究还报道了[20]异硫氰酸盐可能会通过改变caspase-3蛋白通路的依赖性机制进而达到诱导细胞衰亡的目的；异硫氰酸盐还可引起机体内特殊的Hela 细胞的凋亡并进一步阻滞其细胞周期的发展，并首次公布了Hela 细胞凋亡的机制与细胞程序性系统性死亡中的一种蛋白质水解酶息息相关。

3 结语

本文总结了近年来十字花科蔬菜的抗肿瘤能力，从流行病学概况到抗癌机制进行了总结，结合临床医学从大量人群和动物实验发现，十字花科蔬菜作为膳食中重要的一部分，它与人体内许多癌症发生的危险性有关。膳食调查显示，摄入十字花科蔬菜的机体抗氧化能力更强，肿瘤的发病率呈现下降趋势。特别是富含异硫氰酸盐的蔬菜可以增加许多解毒酶的活性，抑制致癌因子的活化代谢能力，进而降低癌症的发生率。未来从营养学和经济学的角度考虑，研究新一代富含十字花科蔬菜的膳食保健产品，将会有广阔的发展前景和应用市场。但需要结合市场调查和科研研究作出总结调研，人们在推广时也应进一步发掘其代谢产物、生物利用率和主要活性成分的问题，已更好地利用十字花科蔬菜的水解代谢产物，依托十字花科蔬菜中特殊的抗癌物质研发出具有抗癌、抗氧化能力的功能性保健品，在营养学和健康生活中寻求平衡点，未来有广阔的市场发展前景。